郑增辉，陈伟玲，周小艳
国网山东省电力公司聊城供电公司 山东 聊城 252000
摘要： 与常规敞开式变电站相比，气体绝缘组合电器(GIS)具有结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强、维护工作量小等优点，在电力系统中得到了广泛应用。GIS多布置于户外环境运行，设备不可避免出现老化现象，SF6气体泄漏、外部水分渗入、导电杂质、绝缘子老化等因素都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，停电范围较大，极大影响供电可靠性。因此，对GIS设备故障的充分了解对提高检修效率显得尤为重要，最大限度提高检修工作质量。本文对GIS设备故障进行深入分析，剖析故障根源，从而制定相应的检修策略。
关键词： 组合电器；隔离开关；故障分析
1 气体绝缘组合电器在电力系统中的应用
随着科学技术的进步，?SF6气体绝缘组合电器（GIS）在电力系统中得到广泛应用，?是目前世界上性能优良、?技术先进的高压电气设备[1]。具有体积小、安装施工工期短、设备检修周期长，使用寿命长，技术性能优良的特点[2]。? ?
根据不完全统计，公司系统内约有745套110kV及以上等级GIS设备运行，其中，室外布置的设备约为162套，室内布置的设备583套。相比常规的敞开式变电站，GIS具有占地面积小、不受污染、盐雾、潮湿等环境的影响；其断路器具有灭弧性能强、不燃烧、防火性能好、安全可靠的特点。在运行维护方面，GIS设备维护工作量少，检修周期长，适合无人值班变电所；施工工期短，现场安装工作量比常规设备减少了约80%。
2 GIS设备在运行中存在的问题
根据运行经验，隔离开关和盆型绝缘子的故障率最高，分别为30%及26.6%；母线故障率为15%；电压互感器故障率为11.66%；断路器故障率为10%；其他元件故障率为6.74%[3,4]。因此运行人员要加强日常的巡视检查工作，特别是对隔离开关的巡视。
室外运行的GIS设备，受日晒、雨淋等因素影响，不可避免的出现各种老化现象。在运GIS设备，累计出现1147次设备缺陷，其中室外GIS设备缺陷为1039次，占总缺陷数量的91%。因GIS设备缺陷而编排的停电计划约为22次，其中计划停电20次，非计划停电2次，涉及停电的20套GIS设备中，有14套为室外运行设备。
3 GIS设备故障及原因分析
3.1 GIS设备故障简介
220kV 某变电站2012年投运，220kVGIS设备采用户外布置方式安装。故障发生前，3条220kV联络线均处于运行状态，220kV母联200开关处于合位。故障发生时，220kV甲乙线-1、-3刀闸以及开关均处于合位。
事故发生时，两侧纵联保护动作跳闸，重合不成功，故障测距，甲站侧20.12km,乙站侧0.03km（线路全长约为20.3km，全线均为架空线路），因3条联络线均处于运行状态，事故跳闸并未造成负荷损失。
3.2GIS设备故障时气体组分检测结果
事故发生后，工作人员立即对间隔内各GIS气室进行SF6气体成分分析，测试结果如表1所示。测试结果显示-3刀闸三相气室内H2S、S02放电特征气体均远大于《输变电设备状态检修试验规程》（Q/GDW 1168—2013）相关标准要求，且C相气室H2S、SO2含量远大于A、B相气室，考虑到-3刀闸三相气连结构，确定C相气室为SF6放电气室，SF6放电后H2S、SO2向A、B相扩散。
表1 组合电器各间隔气室气体组分表
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3.3GIS设备故障现场解体结果
为了更准确地查找故障信息，工作人员对-3刀闸气室进行了解体检查。解体照片如图2所示。在-D2刀闸、-3刀闸导体及绝缘件、筒璧附着大量白色粉末；气室腔体底部发现少量金属粉末残留；气室内壁上有飞溅的金属珠及烧伤痕迹；-3刀闸动触头、静触头烧蚀严重，圆形触指罩有烧损后的缺口；-3刀闸气室与断路器气室之间的盆式绝缘子表面被电弧烧灼炭化。
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由图2可以看出，C相刀闸导体对设备外壳发生放电，腔体内壁有黑色放电痕迹，同时，-3刀闸动触头表面附有大量灰色金属粉末，动触头下侧有明显的放电痕迹。
结合SF6气体成分检测知本间隔线路侧隔离开关气室SO2严重超标，可判定此气室C相有放电现象，结合设备解体情况，判断为-3刀闸合闸不到位。
3.4GIS设备故障原因
通过对检修工作票进行检查，工作人员发现，事故发生前，该间隔操动机构进行过绝缘拉杆更换。
GIS隔离开关刀闸操动机构采用电动CJ型，CJ型电动机构由电动机、传动机构、微动开关、辅助开关等组成。分合闸操作时，电动机带动蜗杆、涡轮传动，进而通过输出拐臂传动至密封轴，密封轴带动绝缘拉杆往复运动，进而完成分合闸操作。
由于新更换的绝缘拉杆长度未变，位置固定良好，工作人员判断为密封轴齿轮错位。检修过程中，工作人员未进行齿轮位置定位，造成齿轮错位，进而导致电动操作时，刀闸动静触头接触却未完全插入，在长期运行过程中，发生触头烧蚀现象，进而引发触头熔融，引起绝缘子闪络，气室放电。
4事故防范措施
现有的检修策略已经无法对GIS设备的内部连接情况进行有效的判断，常规的检测手段，往往是通过测试刀闸的回路电阻，进而分析刀闸的接触情况。目前的加工工艺，隔离开关触头表面均会电镀一层银，使得接触电阻大大降低，通常在微欧级别，无法准确区分搭接与完全插入两种情况。
目前，变电检修人员开创性的引入潜望镜、内窥镜等工具。在GIS隔离开关调试时，在手孔位置插入内窥镜，观测动静触头的连接情况，并综合回路电阻测试结果，分析隔离开关的插接情况，推广应用3年，尚未发现合闸不到位情况。
参考文献
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